KR102554545B1 - Ict를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 ICT를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템는 원수가 저장되는 원수통; 돈사 내 돈사 플로어 하부의 슬러리피트에 고착되는 고착 슬러지 제거를 위한 약품을 투입시키는 투약부; 상기 원수통으로부터 상기 약품이 혼합된 원수를 상기 돈사 내로 이송시키기 위한 웨스코 펌프; 상기 투약부로부터 공급되는 상기 약품이 이동하는 통로인 제1 약품이송관; 상기 약품 이송관에 연결되고, 상기 슬러리피트 내의 슬러리의 수준 이하에 구비되어 상기 이송되는 약품을 분사하는 고압분사 노즐부; 및 상기 돈사 내외의 온도, 기온, 기압 및 습도를 센싱하는 센싱부; 및 상기 센싱부로부터 센싱 데이터를 전달받아 상기 약품이 혼합된 원수의 공급을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 고압분사 노즐부는, 수직방향으로 기립한 호형으로 형성되는 연장부; 및 상기 연장부로부터 방사상 방향으로 확산되는 방향으로 상기 약품을 분사하도록 적어도 하나 이상 구비되는 분사 노즐;을 포함하고,
상기 제어부는 측정된 상기 기압에 비례하는 방향으로 상기 상기 약품이 혼합된 원수의 공급량을 조절한다.

Description

ICT를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템{Sludge decomposition system inside pig house using information and communication technologies}
본 발명은 슬러리피트 하부 고착슬러지 제거 시스템에 관한 것으로, 특히, 돈사의 슬러리피트의 악취저감과 고착슬러지를 제거하여 축사 환경개선에 관한 시스템이다.
돈사 내 슬러리로부터 발생하는 악취로 지역사회 갈등, 민원발생이 매년 증가하고 있고, 친환경 축산에 대한 요구가 증대하고 있다.
종래의 처리기술들은 슬러리피트 하부의 고형화 및 고착화된 슬러지를 효과적으로 분해시키는데 한계가 있을 뿐만 아니라, 길고 악취를 제대로 감소시키지 못해 민원발생 소지가 많으며 고착화된 슬러지가 완벽하게 제거되지 않아 슬러리피트 용량을 최대로 사용하는 데 고질적인 문제가 되어 왔으며 세균 번식이 용이한 환경이 조성되어 위생적으로도 많은 문제가 되었다. 돈사 내 악취와 슬러지를 컨트롤하여 슬러지가 다음 단계인 액비저장조로 넘어갔을 때의 고착화를 미연에 방지하는데 도움을 준다.
(특허문헌 1) KR 10-2011098 B1
본 발명은 슬러리피트 고착슬러지에 분사구를 통하여 직접 약품을 주입하며 고착 슬러지 제거하는 고압 분사구장치, 약품(고착슬러지 제거제)를 자동투약장치로 폭기 시 약품도 같이 주입하여 악취저감 및 고착슬러지 제거에 효율적인 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 ICT를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템는 원수가 저장되는 원수통; 돈사 내 돈사 플로어 하부의 슬러리피트에 고착되는 고착 슬러지 제거를 위한 약품을 투입시키는 투약부; 상기 원수통으로부터 상기 약품이 혼합된 원수를 상기 돈사 내로 이송시키기 위한 웨스코 펌프; 상기 투약부로부터 공급되는 상기 약품이 이동하는 통로인 제1 약품이송관; 상기 약품 이송관에 연결되고, 상기 슬러리피트 내의 슬러리의 수준 이하에 구비되어 상기 이송되는 약품을 분사하는 고압분사 노즐부; 및 상기 돈사 내외의 온도, 기온, 기압 및 습도를 센싱하는 센싱부; 및 상기 센싱부로부터 센싱 데이터를 전달받아 상기 약품이 혼합된 원수의 공급을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 고압분사 노즐부는, 수직방향으로 기립한 호형으로 형성되는 연장부; 및 상기 연장부로부터 방사상 방향으로 확산되는 방향으로 상기 약품을 분사하도록 적어도 하나 이상 구비되는 분사 노즐;을 포함하고,
상기 제어부는 측정된 상기 기압에 비례하는 방향으로 상기 상기 약품이 혼합된 원수의 공급량을 조절한다.
또한 상기 돈사 내로 유입되는 상기 약품이 혼합된 원수에 압력을 제공하는 콤프레서를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 콤프레서에 의하여 가압된 약품이 혼합된 원수에 버블을 형성하는 버블생성부;를 포함할 수 있다.
또한 상기 제어부는 상기 센싱된 온도 및 습도가 증가하면 상기 버블생성부에 의하여 생성되는 버블의 양 및 생성 회수를 줄이도록 제어하는 ICT를 활용할 수 있다.
또한 상기 버블생성부는, 원통형의 내부 공간을 구비하고, 일측으로부터 약품이 공급되는 약품공급구와 타측으로부터 약품이 배출되는 약품배출구가 형성되는 버블형성부 하우징; 상기 버블형성부 하우징 내에 서로 접하여 역방향으로 회전하는 한쌍의 블레이드;를 포함하고,
상기 블레이드는 내측으로 갈수록 상기 블레이들의 높이가 작아지도록 형성될 수 있다.
또한 상기 버블생성부는 액비저장조로부터 액체비료를 공급받아 상기 약품이 혼합된 원수와 혼합시킬 수 있다.
또한 상기 버블생성부를 경유하는 상기 약품이 혼합된 원수가 경유하는 제2 약품이송관을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 약품 이송관에 연결되고, 상기 돈사 플로어의 하부에 구비되어 상기 이송되는 약품을 하방으로 분사하는 제2 고압분사 노즐부를 포함할 수 있다.
또한 상기 돈사 플로어는 서로 직각방향으로 구비되어 플로어를 형성하는 길이부재와 보강부재를 구비하고, 상기 길이부재 중 적어도 어느 하나인 노즐고정용 길이부재의 하부에는 길이 방향을 따라 고압분사 고압분사 노즐부 수용부가 형성되는 슬러지 분해약품 고압 분사장치를 구비할 수 있다.
또한 상기 노즐고정용 길이부재는, 길이 방향을 따라 상기 노즐고정용 길이부재의 하부에 호형으로 돌출되는 돌출부; 상기 돌출부의 중앙을 따라 상향 호형의 홈형상으로 형성되는 이송관 안착부; 상기 이송관 안착부의 양측에 편평한 형상의 단차로 형성되는 클램프 고정부; 상기 클램프 고정부에 고정되어 상기 이송관 안착부에 안착되는 상기 제2 약품이송관을 고정하는 클램프; 및 상기 이송관 안착부에 안착된 약품이송관의 하부로부터 하향 약품을 분사하는 제2 분사 노즐;을 포함하는 슬러지 분해약품 고압 분사장치를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면 분뇨에서 발생되는 복합악취저감, 고착슬러지 제거 효과뿐만 아니라 부숙과 악취의 근본적인 문제를 해결하고 악취저감과 고착 슬러지 문제로 고민하는 축산인의 애로사항을 해결할 수 있다.
또한 슬러리피트 하부 고착슬러지 규모에 따라 용량별로 다양하게 고압펌프를 적용할 수 있고, 사람이 직접 들어가서 작업하기 어려운 구조의 고착슬러지를 손쉽게 해결할 수 있다.
또한 약품을 필요에 따라 적합한 양을 공급할 수 있으며, 정보통신 기술(ICT, information and communication technologies)을 이용하여 축사의 환경 데이터 등을 전송 받고, 이를 활용한 고착슬러지 제거 시스템 제어를 수행함으로써 보다 축사의 운용에 적합한 환경을 조성할 수 있다.
또한 약품을 적용하여 분해함으로써, 다음 액비생산 단계에서 액비화 효율이 높아지게 되고 이에 따라 처리비용 절감 및 고품질 액비생산, 고품질의 액비제조 시스템을 구축할 수 있게 되어 앞으로 가축분뇨, 유기성 폐기물 호기화 등 전 분야에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돈사 내부 슬러지 분해 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2 및 도 3은 고압분사 노즐부를 구성 및 기능을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 돈사 플로어를 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 버블생성부를 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 돈사 내부 슬러지 분해 시스템을 나타내는 블록도이다.
원수통(110)은 원수가 저장된다. 투약부(100)는 다이아프램식 정량 펌프 등을 이용하여 돈사 내 돈사 플로어 하부의 슬러리피트에 고착되는 고착 슬러지 제거를 위한 약품을 원수통(110)에 공급하여 혼합시킨다.
고착 슬러지 제거를 위한 약품은 전체 조성물 100중량부에 대하여, 황산구리(CuSO4·5H2O) 0.0001~25중량부와 황산, 질산, 염산, 초산, 시트릭산, 살리실산, 주석산, 말레인산, 젖산, 사과산 및 아스코빅산 중에서 선택된 하나 또는 그 이상으로 이루어지는 유·무기산 0.5~30중량부 및 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 및 그의 염, 폴리메타아크릴산 및 그의 염, 폴리아크릴아마이드, 카르복시메칠셀룰로오즈 및 그의 염, 전분 및 그의 유도체, 알긴산 및 그의 염, 구아검, 잔탄검, 카라기난 및 아가 중에서 선택된 하나 또는 그 이상으로 이루어지는 피막형성제 0.1~5중량부;를 함유하며, 그의 액성이 pH 7.0 미만의 산성 용액일 수 있다.
이러한 약품을 제조하기 위한 방법은 다음과 같다. 정제수 50~87.5중량부에, 황산구리(CuSO4·5H2O) 0.0001~25중량부를 첨가하고 교반하는 제1 단계와, 교반된 정제수와 황산구리의 혼합물에 황산, 질산, 염산, 초산, 시트릭산, 살리실산, 주석산, 말레인산, 젖산, 사과산 및 아스코빅산 중에서 선택된 하나 또는 그 이상으로 이루어지는 유·무기산 0.5~30중량부를 첨가하고 교반하여 구리 및 황산 이온을 활성화시키는 제2 단계와, 구리 및 황산 이온이 활성화된 혼합물에 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴산 및 그의 염, 폴리메타아크릴산 및 그의 염, 폴리아크릴아마이드, 카르복시메칠셀룰로오즈 및 그의 염, 전분 및 그의 유도체, 알긴산 및 그의 염, 구아검, 잔탄검, 카라기난 및 아가 중에서 선택된 하나 또는 그 이상으로 이루어지는 피막 형성제 0.1~5중량부를 첨가하여 활성화된 구리 및 황산이온을 분산 안정화시키는 제3 단계를 포함한다.
이외에도 고착 슬러지 제거를 위한 약품은 다양하게 구비될 수 있다.
웨스코 펌프(120)은 원수통(110)으로부터 상기 약품이 혼합된 원수를 제1 약품이송관을 통하여 돈사 내로 이송시키기 위한 펌프로서 기능한다. 이 때 약품이 혼합된 원수는 돈사건물(10) 내로 공급되기 전에 콤프레서(135)에 의하여 가압될 수 있다.
고압분사 노즐부(300)는 약품 이송관에 연결되고, 상기 슬러리피트 내의 슬러리의 수준 이하 또는 이상에 구비되어 상기 이송되는 약품을 분사한다. 고압분사 노즐부(300)에 대하여는 후술한다.
센싱부(250)는 돈사 내외의 온도, 기온, 기압 및 습도를 센싱한다.
제어부(200)는 투약부(100), 웨스코 펌프(120), 버블생성부(710) 및 콤프레서(135) 등 약품 공급에 관련된 구성부들을 제어한다.
예를 들어 제어부(200)는 측정된 상기 기압에 비례하는 방향으로 상기 상기 약품이 혼합된 원수의 공급량을 조절하여 기압이 높아짐에 따라 악취 등이 더 활할히 확산되는 것을 줄일 수 있으며, 타이머를 이용하여 일정 시간마다 작동하도록 할 수 있다. 또한 제어부(200)는 센상부(250)에 의하여 센싱된 온도 및 습도가 증가하면 상기 버블생성부(710)에 의하여 생성되는 버블의 양 및 생성 회수를 줄이도록 제어하는 ICT를 활용할 수 있다.
버블생성부(710)는 콤프레서(135)에 의하여 가압된 약품이 혼합된 원수에 버블을 형성한다. 또한 버블생성부(710)는 별도의 액비저장조(500)로부터 액체비료를 공급받아 상기 약품이 혼합된 원수와 혼합시킬 수 있다.
한편, 버블생성부(710)는 원수가 경유하는 경우에 버블을 생성하거나 생성하지 않을 수 있으며, 경유하는 약품이 혼합된 원수가 버블을 생성하지 않는 약품이 혼합된 원수가 이송되는 약품이송관과 독립적으로 구비되는 제2 약품이송관을 더 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 고압분사 노즐부를 구성 및 기능을 설명하기 위한 개략도이다.
본 실시예에 따른 고압분사 노즐부(300a)는 투약부로부터 공급되는 약품이 이동하는 통로인 제1 약품 이송관(135)에 연결되어 상기 슬러리피트 내의 슬러리의 수준 이하에 구비되어 상기 이송되는 약품을 분사한다.
고압분사 노즐부(300a)는, 수직방향으로 기립한 호형으로 형성되는 연장부(301)와 연장부로부터 방사상 방향으로 확산되는 방향으로 상기 약품을 분사하도록 적어도 하나 이상 구비되는 분사 노즐(303)을 포함한다.
이러한 고압분사 노즐부(300a)는 도 3에 도시된 바와 같이 돈사의 슬러리 피트 내 슬러리의 수준 이하에서 약품과 원수의 혼합물을 고압으로 분사할 수 있도록 구비된다. 고압분사 노즐부(300a)는 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 이러한 고압분사 노즐부(300a)를 통하여 고착된 슬러리를 효율적으로 제거할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하여 일 실시예에 따른 돈사 플로어 하부에 구비되는 제2 고압분사 노즐부를 설명한다. 도 4 및 도 5는 일 실시예에 따른 돈사 플로어를 나타내는 사시도와 단면도이다.
제2 고압분사 노즐부(300b)는 제1 약품 이송관 또는 제2 약품 이송관에 연결되고, 돈사 플로어의 하부에 구비되어 상기 이송되는 약품을 하방으로 분사한다.
돈사의 플로어(15)는 도 4에 도시된 바와 같이 길이부재(150)와 보강부재(155)를 포함할 수 있다. 길이부재(150)와 보강부재(155)는 서로 직각방향으로 구비되어 플로어를 형성한다. 이 때 길이부재 중 적어도 어느 하나인 노즐고정용 길이부재(160)의 하부에는 길이 방향을 따라 고압분사 고압분사 노즐부 수용부(1653)가 형성될 수 있다.
노즐고정용 길이부재(160)는 길이 방향을 따라 노즐고정용 길이부재의 하부에 호형으로 돌출되는 돌출부(165)와, 돌출부(165)의 중앙을 따라 상향 호형의 홈형상으로 형성되는 이송관 안착부(1653)와, 이송관 안착부(1653)의 양측에 편평한 형상의 단차로 형성되는 클램프 고정부(1651)와, 클램프 고정부(1651)에 고정되어 상기 이송관 안착부에 안착되는 제2 약품이송관(135)을 고정하는 클램프(1359)와, 상기 이송관 안착부에 안착된 약품이송관의 하부로부터 하향 약품을 분사하는 제2 분사 노즐(300b)를 포함한다. 이 때 앞서 설명한 바와 같이 제2 약품이송관은 상기 제1 약품이송관과 별도의 공급경로를 통하여 공급될 수 있ㅇ며, 이 때 제2 약품이송관은 버블을 생성하는 버블생성부를 경유하여 약품이 유입될 수 있다. 또한 제2 약품이송관을 통하여 액비가 혼합되어 유입될 수 있으며, 버블과 액비가 혼합된 약품은 슬러리의 표면으로부터 고착화되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 버블형성부를 설명한다. 도 6은 일 실시예에 따른 버블형성부를 나타내는 단면도이다.
버블형성부(710)는 버블형성부 하우징(711), 한 쌍의 블레이드(721, 723)을 포함할 수 있다.
버블형성부 하우징(711)은 원통형의 내부 공간을 구비하고, 일측으로부터 약품이 공급되는 약품공급구(713)와 타측으로부터 약품이 배출되는 약품배출구(715)가 형성된다. 버블형성부 하우징(711) 내에는 서로 접하여 역방향으로 회전하는 한쌍의 블레이드(721, 723)를 포함한다. 이 때 한 쌍의 블레이드(721, 723)들은 각각 외측방향으로 흐름을 발생시킬 수 있도록 블레이드의 형성각도와 회전방향을 결정하는 것이 바람직하다. 약품공급구(713)와 약품배출구(715)는 각각 깔대기 모양으로 형성됨으로써 약품의 공급 및 배출과 버블의 배출이 용이할 수 있도록 한다.
또한 한 쌍의 블레이드(721, 723)들은 서로 모터(715)에 의하여 고속으로 회전하는 중심축 방향에서 내부에 일정한 공간이 형성될 수 있도록 내측으로 갈수록 상기 블레이들의 높이가 작아지도록 형성될 수 있다.
이러한 구성을 통하여 내부의 공간(SP1)의 압력이 낮아지게 되고, 공급되는 약품으로부터 버블을 형성할 수 있도록 한다. 이외에도 버블형성부 하우징(711)의 측면으로부터 에어를 공급하는 것도 가능하다.(별도의 에어 공급관 미도시)
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.
100: 투약부
110: 원수통
120: 웨스코 펌프
135: 콤프레서
300, 300a, 300b: 고압분사 노즐부
710: 버블생성부

Claims (10)

  1. 원수가 저장되는 원수통;
    돈사 내 돈사 플로어 하부의 슬러리피트에 고착되는 고착 슬러지 제거를 위한 약품을 투입시키는 투약부;
    상기 원수통으로부터 상기 약품이 혼합된 원수를 상기 돈사 내로 이송시키기 위한 웨스코 펌프;
    상기 투약부로부터 공급되는 상기 약품이 이동하는 통로인 제1 약품이송관;
    상기 약품 이송관에 연결되고, 상기 슬러리피트 내의 슬러리의 수준 이하에 구비되어 상기 이송되는 약품을 분사하는 고압분사 노즐부; 및
    상기 돈사 내외의 온도, 기온, 기압 및 습도를 센싱하는 센싱부; 및
    상기 센싱부로부터 센싱 데이터를 전달받아 상기 약품이 혼합된 원수의 공급을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 고압분사 노즐부는,
    수직방향으로 기립한 호형으로 형성되는 연장부; 및
    상기 연장부로부터 방사상 방향으로 확산되는 방향으로 상기 약품을 분사하도록 적어도 하나 이상 구비되는 분사 노즐;을 포함하고,
    상기 제어부는 측정된 상기 기압에 비례하는 방향으로 상기 약품이 혼합된 원수의 공급량을 조절하고,
    상기 돈사 내로 유입되는 상기 약품이 혼합된 원수에 압력을 제공하는 콤프레서를 더 포함하며,
    상기 콤프레서에 의하여 가압된 약품이 혼합된 원수에 버블을 형성하는 버블생성부;를 포함하고,
    상기 버블생성부를 경유하는 상기 약품이 혼합된 원수가 경유하는 제2 약품이송관을 더 포함하며,
    상기 제1 약품 이송관에 연결되고, 상기 돈사 플로어의 하부에 구비되어 상기 이송되는 약품을 하방으로 분사하는 제2 고압분사 노즐부를 포함하고,
    상기 돈사 플로어는 서로 직각방향으로 구비되어 플로어를 형성하는 길이부재와 보강부재를 구비하고,
    상기 길이부재 중 적어도 어느 하나인 노즐고정용 길이부재의 하부에는 길이 방향을 따라 고압분사 노즐부 수용부가 형성되며,
    상기 노즐고정용 길이부재는,
    길이 방향을 따라 상기 노즐고정용 길이부재의 하부에 호형으로 돌출되는 돌출부;
    상기 돌출부의 중앙을 따라 상향 호형의 홈형상으로 형성되는 이송관 안착부;
    상기 이송관 안착부의 양측에 편평한 형상의 단차로 형성되는 클램프 고정부;
    상기 클램프 고정부에 고정되어 상기 이송관 안착부에 안착되는 상기 제2 약품이송관을 고정하는 클램프; 및
    상기 이송관 안착부에 안착된 약품이송관의 하부로부터 하향 약품을 분사하는 제2 분사 노즐;을 포함하는 ICT를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센싱된 온도 및 습도가 증가하면 상기 버블생성부에 의하여 생성되는 버블의 양 및 생성 회수를 줄이도록 제어하는 ICT를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버블생성부는,
    원통형의 내부 공간을 구비하고, 일측으로부터 약품이 공급되는 약품공급구와 타측으로부터 약품이 배출되는 약품배출구가 형성되는 버블형성부 하우징;
    상기 버블형성부 하우징 내에 서로 접하여 역방향으로 회전하는 한쌍의 블레이드;를 포함하고,
    상기 블레이드는 내측으로 갈수록 상기 블레이들의 높이가 작아지도록 형성되는 ICT를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버블생성부는 액비저장조로부터 액체비료를 공급받아 상기 약품이 혼합된 원수와 혼합시키는 ICT를 활용한 돈사 내부 슬러지 분해 시스템.
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